Download vii. - Facultad Politécnica - Universidad Nacional de Asunción

UNIVERSIDAD NACIONAL DE ASUNCIÓN
FACULTAD POLITÉCNICA
INGENIERÍA EN ELECTRICIDAD
PLAN 2008
PROGRAMA DE ESTUDIOS
I. -
IDENTIFICACIÓN
1. Asignatura
2. Semestre
3. Horas semanales
Clases teóricas
Clases prácticas
4. Total real de horas disponibles
Clases teóricas
Clases prácticas
II. -
: Física VII
: Sexto
: 5 horas
: 3 horas
: 2 horas
: 80 horas
: 48 horas
: 32 horas
JUSTIFICACION
Es imposible dejar de reconocer en estos tiempos que la teoría básica de los campos eléctrico y magnético merece una atención
importante en la carrera. La cátedra tiene a las ecuaciones de Maxwell como tema central. Se desarrollan de tal manera que las
leyes experimentales relevantes se introducen y manipulan gradualmente con ayuda de un conocimiento constante y creciente del
cálculo vectorial. Todo ello permite el estudio detallado en primer lugar de las cargas eléctricas como fuente del campo eléctrico
asociado a medios conductores y polarizables, con campo magnético despreciable. Posteriormente se analizan las corrientes como
fuentes de campo magnético enlazadas con medios magnetizables y con inducción electromagnética que generan un campo
eléctrico hasta el estudio de la electrodinámica, en la cual los campos eléctrico y magnético tienen igual importancia, dando por
resultado ondas de radiación.
III. 1.
2.
3.
4.
5.
Estudio y análisis de campos eléctricos estáticos, fórmulas y aplicaciones.
Estudio y análisis de campos magnéticos estáticos, fórmulas y aplicaciones.
Analizar el campo electromagnético en el vacío; análisis vectorial.
Conocer y aplicar las ecuaciones vectoriales y diferenciales y ecuaciones diferenciales de Maxwell en el vacío.
Analizar las ecuaciones de Maxwell y las condiciones de frontera para regiones materiales en estado de reposo.
IV. 1.
OBJETIVOS
PRE - REQUISITO
Física VI
V. -
CONTENIDO
5.1. Unidades programáticas
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
El Campo electrostático.
El Campo electrostático en presencia de materiales dieléctricos.
Energía y fuerzas en el campo electrostático.
Corriente eléctrica estacionaria.
Campo magnético de corrientes estacionarias.
Propiedades magnéticas de la materia.
Inducción electromagnética.
Ecuaciones de Maxwell.
Otras aplicaciones de las ecuaciones de Maxwell.
5.2. Desarrollo de las unidades programáticas
1.
El Campo electrostático.
1.1. Ley de Coulomb.
1.1.1. Ecuación.
1.1.2. Conceptos de campo eléctrico.
1.2. Intensidad del campo Eléctrico.
1.2.1. Ecuaciones.
1.2.2. Campo debido a una distribución continua de carga volumétrica.
1.2.3. Campo de una línea de carga.
1.2.4. Campo de una lamina de carga.
1.3. Líneas de flujo y esquemas de campo.
1.4. Densidad de flujo eléctrico.
1.5. Ley de Gauss.
1.6. Aplicaciones.
1.7. Divergencia.
1.8. Primera ecuación de Maxwell (Electrostática).
Aprobado por Resolución Nº 17/10/05-00
Acta Nº 998/08/05/2017 del Consejo Directivo de la FP-UNA
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Ingeniería en Electricidad - Plan 2008
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9.
Facultad Politécnica
El Campo electrostático en presencia de materiales dieléctricos.
2.1. Energía utilizada para mover una carga puntual en un Campo Eléctrico.
2.2. El potencial y el Campo Eléctrico.
2.3. Gradiente de potencial.
2.4. Ecuaciones de Poisson y Laplace.
2.5. Método de las imágenes.
2.6. Potencial y campo eléctrico creado por un dipolo eléctrico.
2.7. Carga de polarización.
2.7.1. Vector de polarización.
2.8. El vector campo de desplazamiento.
Energía y fuerzas en el campo electrostático.
3.1. Energía potencial de una distribución de cargas.
3.2. Densidad de la energía en el campo electroestático.
3.3. Fuerzas de conductores ubicados en el vacío.
3.4. Fuerzas electrostáticas en dieléctricos.
3.5. Presión en las superficies entre conductores y dieléctricos.
Corriente eléctrica estacionaria.
4.1. Intensidad de corriente y densidad de corriente.
4.2. Continuidad de la corriente.
4.2.1. Ecuación de continuidad.
4.2.2. Generadores de Fuerza Electromotriz.
4.3. Conductividad y Resistividad.
4.4. Leyes de Ohm.
4.5. Ley de Joule.
4.6. Propiedades de Conductores y condiciones de frontera.
4.7. Condiciones de frontera para materiales dieléctricos perfectos.
4.8. Capacitancia.
4.8.1. Ejemplos.
Campo magnético de corrientes estacionarias.
5.1. Campo magnético debido a corrientes estacionarias.
5.2. Fuerzas sobre cargas en movimiento.
5.2.1. La ley de fuerzas de Lorentz.
5.3. Concepto magnético y densidad de flujo magnético.
5.4. Ley de Biot-Savart.
5.4.1. Líneas de flujo del campo magnético.
5.4.2. Propiedades.
5.5. Ley circuital de Ampere.
5.6. Potencial magnético vectorial y su relación con el flujo magnético.
Propiedades magnéticas de la materia.
6.1. Magnetización.
6.1.1. El dipolo magnético.
6.2. El campo magnético producido por un material magnético.
6.3. Susceptibilidad magnética, permeabilidad, fuerza coercitiva e histéresis.
6.4. Materiales ferromagnéticos,
6.5. Materiales diamagnéticos.
Inducción electromagnética.
7.1. Ley de Faraday
7.1.1. La fuerza electromotriz.
7.1.2. Ley de Lenz.
7.2. Fuerza total entre dos cargas en movimiento.
7.3. Circuitos magnéticos.
7.3.1. Energía potencial y fuerzas en materiales magnéticos.
7.3.2. Inductancia mutua y auto inductancia de lazos cerrados.
Ecuaciones de Maxwell.
8.1. Forma generalizada de la ley de Ampere.
8.2. Ecuaciones de Maxwell.
8.2.1. Ecuación de Maxwell en forma punto.
8.2.2. Ecuación de Maxwell en forma integral.
8.3. Ecuaciones generales del campo electromagnético.
8.4. Ley de conservación de la energía aplicada a campos electromagnéticos.
8.4.1. Teorema de Pointing
8.5. Ondas electromagnéticas.
8.5.1. Ondas planas.
8.5.2. La ecuación de las ondas.
8.5.2.1. Propiedades.
Otras aplicaciones de las ecuaciones de Maxwell.
9.1. Líneas de transmisión.
9.2. Las leyes de la teoría de circuitos.
9.3. Radiación.
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Ingeniería en Electricidad - Plan 2008
VI. 1.
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3.
4.
Facultad Politécnica
ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS
Exposición y discusión en clase
Resolución de ejercicios en la pizarra, aplicando la teoría estudiada.
Trabajo en clase.
Presentación de trabajos prácticos analizando los resultados obtenidos.
VII. 1.
2.
3.
3.
MEDIOS AUXILIARES
Pizarra
Textos
Retroproyector, transparencias
Proyector LCD
VIII. 1.
EVALUACIÓN
Requisitos para el examen final:
1.1. Dos pruebas parciales cuyo promedio deberá adecuarse a lo requerido en el reglamento de cátedra.
1.2. Haber entregado los trabajos prácticos.
Examen final: El examen final será escrito y versará sobre la totalidad del contenido programático
2.
IX. 


BIBLIOGRAFIA
Edminister, Joseph A. Electromagnetismo (Teoría y problemas de electromagnetismo). Serie SCHAUM. MC GRAW HILL
INTERAMERICANA MEXICO, S.A. 1981 – 202 p.
Hayt, Jr. William. Teoría electromagnética (Quinta edición). MC GRAW HILL INTERAMERICANA MEXICO, S.A. de C.V. 1999 –
525 p.
Zahn, Markus. Teoría electromagnética. MC GRAW HILL INTERAMERICANA MEXICO, S.A. de C.V. 1991 – 720 p.
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